畢亞超

摘 要：本文結(jié)合燃?xì)忮仩t增容與低氮燃燒改造設(shè)計(jì)中所面臨的理論技術(shù)問(wèn)題，對(duì)其具體改造設(shè)計(jì)的方法和步驟進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)例，進(jìn)行燃?xì)忮仩t增容與低氮燃燒改造設(shè)計(jì)應(yīng)用分析。

關(guān)鍵詞：燃?xì)忮仩t;增容設(shè)計(jì);低氮燃燒;改造;應(yīng)用

隨著全球所面臨的生態(tài)環(huán)境與資源問(wèn)題日益突出，為順應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)要求，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的廢氣污染排放要求和標(biāo)準(zhǔn)也日益提高，在這種情況下，燃?xì)忮仩t燃燒的污染氣體排放所面臨的要求和標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越高。另一方面，結(jié)合燃?xì)忮仩t燃燒運(yùn)行的技術(shù)研究及鍋爐系統(tǒng)改造現(xiàn)狀，由于天然氣燃料本身的較高燃燒效率與低污染排放特點(diǎn)，使其在電力、化工以及工業(yè)燃燒、冶金等行業(yè)領(lǐng)域中均有著較為廣泛的應(yīng)用，而當(dāng)前我國(guó)的鍋爐燃燒氣體污染排放有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，明確指出對(duì)新建燃?xì)忮仩t燃燒排放氣體中氮氧化物含量要求低于30mg/m3，在這一標(biāo)準(zhǔn)下，不僅對(duì)新建燃?xì)忮仩t的燃燒運(yùn)行氮氧化物排放要求更加嚴(yán)格，同時(shí)也面臨著較多的已建燃?xì)忮仩t的低氮燃燒改造問(wèn)題。此外，由于燃?xì)忮仩t的設(shè)計(jì)與建設(shè)中，多數(shù)鍋爐系統(tǒng)均留有一定的容量擴(kuò)展空間，需要在鍋爐系統(tǒng)的增容擴(kuò)建中結(jié)合其整體情況進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，從而開(kāi)展科學(xué)和合理的設(shè)計(jì)，以滿足鍋爐系統(tǒng)的改造需求。因此，圍繞燃?xì)忮仩t的增容與低氮燃燒改造設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，并結(jié)合其在實(shí)際中的應(yīng)用情況進(jìn)行論述，具有十分積極的作用和意義。

1燃?xì)忮仩t增容與低氮燃燒改造設(shè)計(jì)的方案分析

1.1燃?xì)忮仩t的增容設(shè)計(jì)方案

在進(jìn)行燃?xì)忮仩t的增容擴(kuò)展設(shè)計(jì)中，一般情況下，需要結(jié)合燃?xì)忮仩t的實(shí)際情況，對(duì)其鍋爐系統(tǒng)的現(xiàn)有條件以及進(jìn)行增容設(shè)計(jì)后的各項(xiàng)參數(shù)情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以進(jìn)行科學(xué)與合理的設(shè)計(jì)和分析。根據(jù)燃?xì)忮仩t增容設(shè)計(jì)的具體操作步驟，其主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及流程表現(xiàn)如下。

1）進(jìn)行燃?xì)忮仩t增容設(shè)計(jì)前，應(yīng)對(duì)需要增容設(shè)計(jì)鍋爐的現(xiàn)有汽包以及受熱面等主設(shè)備情況進(jìn)行評(píng)估，以判斷其是否能夠滿足鍋爐增容設(shè)計(jì)的需求。其中，對(duì)燃?xì)忮仩t的現(xiàn)有蒸發(fā)受熱面增容設(shè)計(jì)潛力進(jìn)行判斷，需要通過(guò)進(jìn)行鍋爐的爐膛熱負(fù)荷計(jì)算，然后在具體設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)鍋爐的蒸發(fā)受熱面或者是節(jié)能設(shè)備進(jìn)行增加設(shè)置，以促進(jìn)鍋爐的蒸發(fā)受熱面增加。此外，通過(guò)對(duì)燃?xì)忮仩t的現(xiàn)有汽包的汽水分離能力與強(qiáng)度計(jì)算，能夠針對(duì)設(shè)計(jì)中對(duì)鍋爐的汽水分離器進(jìn)行改動(dòng)設(shè)計(jì)或者是通過(guò)對(duì)汽包的整體更換等不同方案進(jìn)行考慮與確定。

2）在完成上述增容改造設(shè)計(jì)與分析的內(nèi)容后，就需要進(jìn)行燃?xì)忮仩t的增容量以及鍋爐增容受熱面布置方案初步設(shè)計(jì)，并結(jié)合其具體設(shè)計(jì)的方案和內(nèi)容，進(jìn)行增容后的燃?xì)忮仩t運(yùn)行熱力校核和計(jì)算，并對(duì)鍋爐的受熱面布置方案進(jìn)行調(diào)整，確保增容改造后的鍋爐燃燒運(yùn)行中各汽水參數(shù)與減溫水量符合有關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。此外，該設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，還需要根據(jù)燃?xì)忮仩t的增容量與增容受熱面布置初步設(shè)計(jì)方案，對(duì)鍋爐的尾部受熱面進(jìn)行調(diào)整。

3）進(jìn)行燃?xì)忮仩t增容改造后的各級(jí)受熱面水動(dòng)力以及爐膛壁溫校核，并進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，以確保鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行中的水循環(huán)流量分配較為均勻，并且鍋爐的各級(jí)受熱面壁溫滿足有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)。此外，該設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要對(duì)鍋爐的各級(jí)受熱面汽水阻力進(jìn)行計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)增容改造后的鍋爐給水泵是否能夠滿足其系統(tǒng)運(yùn)行的需求判斷。

4）由于鍋爐增容設(shè)計(jì)中，在確定其增容后的蒸汽出口參數(shù)與品質(zhì)無(wú)改變情況下，會(huì)出現(xiàn)一定的鍋爐汽包與各級(jí)集箱壓力稍微升高變化，針對(duì)這一情況，為確保對(duì)燃?xì)忮仩t的增容設(shè)計(jì)合理，就需要對(duì)鍋爐汽包以及各集箱的強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，確保其符合有關(guān)安全要求和標(biāo)準(zhǔn)。

5）對(duì)燃?xì)忮仩t的增容設(shè)計(jì)，還需要對(duì)鍋爐的現(xiàn)有燃燒器情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，以對(duì)其燃燒器運(yùn)行的負(fù)荷以及能否滿足鍋爐系統(tǒng)燃燒排放標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行判斷，同時(shí)針對(duì)燃?xì)忮仩t的現(xiàn)有風(fēng)機(jī)及其風(fēng)道進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)其風(fēng)量與壓頭能夠滿足鍋爐的增容設(shè)計(jì)需求等進(jìn)行評(píng)價(jià)。此外，還需要開(kāi)展鍋爐煙風(fēng)側(cè)分析與設(shè)計(jì)，以滿足其增容設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求。

1.2燃?xì)忮仩t低氮燃燒改造設(shè)計(jì)方案

在進(jìn)行燃?xì)忮仩t的低氮燃燒改造設(shè)計(jì)中，由于燃?xì)忮仩t燃燒運(yùn)行中所產(chǎn)生的氮氧化物等污染氣體主要為熱力型，而導(dǎo)致熱力型氮氧化物產(chǎn)生的主要因素，則包括燃燒所需的空氣以及燃燒溫度等。根據(jù)這一情況，在進(jìn)行燃?xì)忮仩t低氮燃燒改造設(shè)計(jì)中，就需要通過(guò)燃?xì)忮仩t燃燒運(yùn)行的燃料與助燃空氣混合的優(yōu)化，并合理降低鍋爐爐膛的局部高溫，來(lái)促進(jìn)鍋爐燃燒過(guò)程中的氮氧化物生成控制。

結(jié)合上述對(duì)燃?xì)忮仩t低氮燃燒改造設(shè)計(jì)技術(shù)方案的分析，由于當(dāng)前燃?xì)忮仩t燃燒運(yùn)行所采用的燃燒器是以分級(jí)分段燃燒與濃淡燃燒、低氮再循環(huán)等低氮燃燒技術(shù)為主，它雖然能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒的氮氧化物生成控制，但是受燃煤鍋爐技術(shù)模式限制，在具體燃燒運(yùn)行中仍未實(shí)現(xiàn)燃?xì)夂椭伎諝獬浞只旌?，并且爐膛內(nèi)局部高溫區(qū)域仍大量存在，因此，并不能滿足現(xiàn)有的燃?xì)忮仩t燃燒運(yùn)行節(jié)能與環(huán)保要求和標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，在對(duì)燃?xì)忮仩t進(jìn)行增容設(shè)計(jì)后，由于其爐膛熱負(fù)荷明顯升高，因此，在對(duì)燃?xì)忮仩t的低氮燃燒改造設(shè)計(jì)中，利用燃?xì)夂涂諝庵g的多分級(jí)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合較為特殊的燃?xì)鈬姌尳Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠在燃?xì)馊紵谐尸F(xiàn)亞音速?gòu)?qiáng)弱旋流狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)和三次旋流、四次直流風(fēng)之間的強(qiáng)弱旋對(duì)沖形成，以達(dá)到一種超級(jí)混合效果，對(duì)燃?xì)忮仩t燃燒過(guò)程中的燃?xì)馀c助燃空氣充分混合需求進(jìn)行滿足，并實(shí)現(xiàn)爐膛局部高溫消除，從而滿足其低氮燃燒改造設(shè)計(jì)與運(yùn)行的需求。

2應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)上述對(duì)燃?xì)忮仩t增容與低氮燃燒改造設(shè)計(jì)方案的分析，為實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)方案的可行性驗(yàn)證，以某燃?xì)忮仩t改造設(shè)計(jì)工程為例，該燃?xì)忮仩t為75t/h的中壓自然循環(huán)鍋爐系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)采用Ⅱ型布置，鍋爐爐膛為膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，單層設(shè)置有4只燃燒器呈四角切圓布置。此外，該鍋爐系統(tǒng)的過(guò)熱蒸汽出口壓力設(shè)計(jì)為3.82MPa，爐膛燃燒溫度設(shè)計(jì)為450℃，對(duì)鍋爐燃燒運(yùn)行中的過(guò)熱蒸汽溫度通過(guò)噴水減溫器進(jìn)行控制，而噴水減溫器則設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)的高溫過(guò)熱器入口部位。鍋爐的省煤器為光管式，呈兩段布置，空氣預(yù)熱器則為熱管式，設(shè)置在鍋爐的尾部煙道出口部位;整個(gè)鍋爐系統(tǒng)中采用單汽包設(shè)計(jì)，其汽包內(nèi)徑與長(zhǎng)度分別為1500和6440mm，同時(shí)采用直徑為290mm的22只旋風(fēng)分離器作為鍋爐系統(tǒng)的分離裝置，單個(gè)旋風(fēng)分離器的最大允許負(fù)荷值為3.5t/h，對(duì)其二次分離主要設(shè)置在鍋爐汽包的頂部，為V型的鋼絲網(wǎng)分離器。

根據(jù)上述燃?xì)忮仩t的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置，結(jié)合上述鍋爐增容與低氮燃燒改造設(shè)計(jì)方案，通過(guò)對(duì)上述鍋爐的現(xiàn)有條件評(píng)估，并結(jié)合鍋爐系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行計(jì)算分析后，實(shí)現(xiàn)該鍋爐的增容設(shè)計(jì)具體方案明確，并對(duì)其進(jìn)行增容擴(kuò)展和改造設(shè)計(jì)，然后結(jié)合鍋爐的增容設(shè)計(jì)情況，進(jìn)行低氮燃燒改造設(shè)計(jì)后，根據(jù)該鍋爐系統(tǒng)改造后的運(yùn)行和使用情況，整體表現(xiàn)較為良好。由此可見(jiàn)，按照上述設(shè)計(jì)方案進(jìn)行燃?xì)忮仩t增容與低氮燃燒改造設(shè)計(jì)應(yīng)用，效果較為顯著。

3結(jié)束語(yǔ)

總之，對(duì)燃?xì)忮仩t增容與低氮燃燒改造設(shè)計(jì)方案及其應(yīng)用進(jìn)行研究，有利于促進(jìn)燃?xì)忮仩t增容擴(kuò)展與低氮燃燒改造設(shè)計(jì)的水平提升，從而滿足燃?xì)忮仩t運(yùn)行的低氮排放標(biāo)準(zhǔn)，減少其燃燒排放氣體的氮氧化物含量，并促進(jìn)燃?xì)忮仩t燃燒運(yùn)行的節(jié)能與環(huán)保效益進(jìn)一步提升，推進(jìn)其在各行業(yè)領(lǐng)域中的更好應(yīng)用，具有十分積極的作用和意義。

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